Estrutura metálicas 2-6
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8/17/2019 Estrutura metálicas 2-6
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A qualidade da solução adotada deve ainda considerar as condições:
Arquitetônicas;
Funcionais;
Construtivas; Estruturais;
De integração com os demais projetos (elétrico, hidráulico, ar
condicionado, etc.);
Econômicas.
As exigências relativas à capacidade resistente e ao desempenho emserviço deixam de ser satisfeitas quando são ultrapassados os chamados
estados limites.
No caso de tipos especiais de estruturas, devem ser atendidas exigências
particulares estabelecidas em normas nacionais. Exigências particulares
podem, por exemplo, consistir em resistência a explosões, ao impacto, aos
sismos ou ainda relativas a estanqueidade, ao isolamento térmico ou
acústico.
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TIPOS DE LIGAÇÃO
Neste curso estudaremos as ligações usuais em estruturas metálicas. O termo
“ligações” é utilizado para ligações entre componentes de um perfil, emendas de
barras, ligações entre barras e ligações de barras com elementos externos (taiscomo bases de concreto).
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Existe uma grande diversidade nos tipos de ligações utilizadas em estruturas
metálicas. Nas figuras acima estão representadas algumas destas ligações:
- Solda de composição de perfil (Fig. 1a);
- Ligação rígida de viga de pórtico com coluna (Fig.1b);
- Base rotulada de coluna (Fig.1c);
- Emenda de perfil I soldado (Fig.1d);
- Ligação flexível de viga com coluna (Fig.1e);
- Ligação de peça tracionada (Fig.1f)
- Emenda de coluna com talas (Fig.1g)
As ligações são compostas pelos meios de ligação e pelos elementos de ligação.Os meios de ligação são os dispositivos que executam a união entre as partes da
estrutura. Os meios de ligação que serão abortados neste curso são as soldas, osparafusos e as barras roscadas (chumbadores, por exemplo).
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Os elementos de ligação são os componentes incluídos na ligação para permitir ou
facilitar a transmissão dos esforços. Na Fig.1 pode-se identificar vários destes
elementos de ligação:
- Enrijecedores (Fig.1b);
- Chapa de topo (Fig.1b);
- Placa de base (Fig.1c);
- Cantoneiras (Fig.1e);
- Chapa de nó, ou Gusset (Fig.1f);
- Talas de alma e de mesa (Fig.1g);
- Parte das peças ligadas envolvidas localmente na ligação (por exemplo: mesa da
coluna da Fig.1b, alma da coluna da Fig.1b, etc.).
O dimensionamento de uma estrutura metálica envolve não só a determinação das
barras, mas também a verificação de suas ligações. A concepção de uma ligação
deve atender não só a critérios de resistência, mas também a critérios de rigidez, sob
pena de não se comportar em termos de deslocamentos e rotações, conforme
previsto no modelo estrutural.
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O cálculo de uma ligação compreende a verificação de todos os seus
componentes: meios de ligação e componentes de ligação. De acordo com a NBR
8800, os componentes de uma ligação deverão ser dimensionados de forma que
suas resistências de cálculo, relativas aos estados limites em consideração, sejam
maiores do que as solicitações de cálculo.
As resistências de cálculo dos componentes de uma ligação são obtidas
multiplicando-se a resistência nominal, correspondente ao estado limite em
consideração, por um coeficiente de resistência Φ, normalmente menor do que 1,0.
As solicitações de cálculo por sua vez são obtidas multiplicando-se os esforços na
ligação por coeficientes de ponderação γ, normalmente maiores do que 1,0.
CLASSIFICAÇÃO DAS LIGAÇÕES:
As ligações podem ser classificadas de diversas formas:
− De acordo com a rigidez da ligação;
− De acordo com os meios de ligação utilizados;
− De acordo com a posição dos esforços solicitantes em relação aos meios de ligação;
− De acordo com o local de execução das ligações.
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CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM A RIGIDEZ
De acordo com a sua rigidez, as ligações podem ser um dos três tipos a seguir:
− Ligação Rígida – nesta ligação é dada continuidade total entre as partesconectadas, de modo que o ângulo original entre as peças que se interceptam
permanece praticamente inalterado. Uma ligação é considerada rígida se, após o
carregamento, atingir 90% ou mais do momento teórico esperado caso a conexão
fosse um engaste perfeito.
− Ligação Flexível – nesta ligação a restrição à rotação deve ser tão pequenaquando possível. Uma ligação é considerada flexível se a rotação relativa ente as
peças conectadas, após o carregamento, atingir 80% ou mais da rotação teórica
esperada caso a conexão fosse uma rótula perfeita.
− Ligação Semirrígida – nesta ligação o momento transmitido é nem zero (oupróximo de zero), como no caso de ligações flexíveis, nem o momento máximo (ou
próximo dele), como no caso de ligações rígidas.
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Diagrama Momento Resistente x Rotação de Extremidade
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Para que se possa utilizar uma ligação semirrígida é necessário conhecer a relação
entre o momento resistente e a rotação da ligação. Devido à dificuldade para definiresta relação, as ligações semirrígidas são raramente utilizadas em nossa prática e
não serão abordadas em nosso curso.
Na análise estrutural não é usual considerar a capacidade parcial de restrição à
rotação das ligações flexíveis. Isto significa que nestas ligações são desprezados
os momentos fletores introduzidos nas peças de apoio (colunas), a redução dosmomentos positivos na região central das vigas, o aumento da resistência das
colunas à flambagem e a redução dos deslocamentos da estrutura.
Nas ligações rígidas, ao contrário das ligações flexíveis, considera-se que o ângulo
original entre as peças não se modifica com o carregamento. Desta forma são
ignorados a redução do momento fletor introduzido nas peças de apoio, o aumentodo momento positivo na região central das vigas, a redução da resistência das
colunas à flambagem e o aumento dos deslocamentos da estrutura.
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CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM OS MEIOS DE LIGAÇÃO
De acordo com os meios de ligação, as ligações podem ser classificadas como
soldadas e/ou parafusadas. Nas ligações parafusadas podem ocorrer esforços detração e/ou cisalhamento (Fig. a e b). Nas ligações soldadas podem ocorrer tensões
de tração, compressão e/ou cisalhamento (Fig. c e d).
Esforços em parafusos e soldas
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CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM A POSIÇÃO RELATIVA DOSESFORÇOS SOLICITANTES
De acordo com o tipo de esforços solicitantes e com a posição desses esforços
em relação ao centro dos grupos de parafusos ou das linhas de solda resistentes,
as ligações podem ser classificadas em:− Cisalhamento centrado (Fig. a)
− Cisalhamento excêntrico (Fig. b)
− Tração ou compressão centrada (Fig. c)
− Tração ou compressão com cisalhamento centrados (Fig. e)